高壓電力電纜故障原因分析和試驗(yàn)方法

張彪

（浙江鴻能電務(wù)有限公司）

0 引言

電力能源是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展進(jìn)步以及提高居民生活質(zhì)量不可缺少的重要資源。而電力電纜則是電力系統(tǒng)重要的組成部分，主要負(fù)責(zé)電力能源的輸送。在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，電力電纜是為社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和國(guó)家發(fā)展創(chuàng)造動(dòng)能的基礎(chǔ)條件。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，在城市化和工業(yè)化建設(shè)的背景下，社會(huì)方面對(duì)于電力能源的需求越來(lái)越大，為了滿足社會(huì)用電需求，我國(guó)近年來(lái)逐漸加強(qiáng)高壓電力電纜的應(yīng)用。高壓電力電纜在應(yīng)用之前，需要經(jīng)過(guò)質(zhì)量和安全測(cè)試以及排除故障等準(zhǔn)備程序，以保證其應(yīng)用的安全性與穩(wěn)定性。但在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中，受種種因素的影響，導(dǎo)致部分高壓電力電纜出現(xiàn)故障問(wèn)題，極大影響到社會(huì)和居民的安全用電。特別是2021年下半年，我國(guó)出現(xiàn)大面積用電荒的現(xiàn)象，造成很多地區(qū)和城市不得不采用限電的措施，這固然是因疫情以及原材料等因素影響導(dǎo)致發(fā)電量不足，但同時(shí)也因?yàn)椴糠指邏弘娏﹄娎|存在著故障問(wèn)題。因此，對(duì)高壓電力電纜故障問(wèn)題進(jìn)行原因分析，并探討檢測(cè)方法及防范措施具有十分重要的意義。

1 開展高壓電力電纜故障分析的重要作用分析

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，高壓電力電纜是指額定電壓為1000V 以上的電力電纜，是在電力系統(tǒng)的主干線路中用以傳輸和分配大功率電能的電纜產(chǎn)品，其基本結(jié)構(gòu)是由線芯（導(dǎo)體）、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層四部分所組成，在我國(guó)電力線路中所占的比重越來(lái)越大?？梢哉f(shuō)，高壓電力電纜運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，對(duì)于國(guó)家發(fā)展及社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步具有十分重大的影響，一旦其運(yùn)行出現(xiàn)故障，就會(huì)造成大范圍、大面積的停電，影響到居民的正常生活以及企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。因此，對(duì)高壓電力電纜出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行分析，是電力部門必須把握的重要問(wèn)題。只有認(rèn)真分析高壓電力電纜出現(xiàn)故障問(wèn)題的原因，才能針對(duì)性提升高壓電力電纜試驗(yàn)方法以及檢測(cè)技術(shù)的專業(yè)性[1]。近年來(lái)，隨著我國(guó)的城市化發(fā)展和工業(yè)化建設(shè)，在有限的區(qū)域內(nèi)，高壓電力電纜的數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致這些地區(qū)的電纜之間的絕緣狀態(tài)不斷降低，極易發(fā)生故障問(wèn)題。而通過(guò)系統(tǒng)的故障分析，并配套以科學(xué)的試驗(yàn)方法及檢測(cè)技術(shù)，才能做到對(duì)高壓電力電纜故障問(wèn)題的“防患于未然”，確保其運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。但在進(jìn)行分析和檢驗(yàn)的過(guò)程中，工作人員必須注意，由于高壓電力電纜規(guī)模較為龐大，同時(shí)構(gòu)造也比較復(fù)雜，導(dǎo)致故障問(wèn)題也相對(duì)較為復(fù)雜，因此，在檢驗(yàn)的過(guò)程中必須秉持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，嚴(yán)格按照規(guī)定的程序，運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，從而確保工作的質(zhì)量和效率。

2 高壓電力電纜故障發(fā)生的原因分析

在電力線路中，高壓電力電纜一般被埋在土壤當(dāng)中，或者是設(shè)置成高架線路，長(zhǎng)時(shí)間暴露在外界復(fù)雜環(huán)境當(dāng)中，且其持續(xù)進(jìn)行著電力的輸送，承擔(dān)著較大的負(fù)荷，在主客觀因素的影響下，極易發(fā)生各種各樣的故障問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致高壓電力電纜發(fā)生故障的原因主要包括如下幾個(gè)方面。

（1）質(zhì)量原因

質(zhì)量問(wèn)題是導(dǎo)致高壓電力電纜發(fā)生故障的主要原因之一，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，這一原因?qū)е碌母邏弘娏﹄娎|故障問(wèn)題占據(jù)著較大比重。由于設(shè)置成高架線路的高壓電力電纜，長(zhǎng)期在陽(yáng)光下和空氣中，經(jīng)受著各類天氣狀況的考驗(yàn)，時(shí)間一長(zhǎng)，就會(huì)在外界嚴(yán)酷的環(huán)境下出現(xiàn)質(zhì)量下降的現(xiàn)象，而其內(nèi)部的線芯也會(huì)在潮濕的空氣影響下出現(xiàn)損壞的情形，進(jìn)而導(dǎo)致故障問(wèn)題的發(fā)生。而深埋于地下的電纜，也會(huì)受到同樣因素的影響，導(dǎo)致電纜外部的絕緣功能逐漸失效，甚至發(fā)生擊穿事故，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問(wèn)題，不僅會(huì)直接威脅到電力輸送的安全性和穩(wěn)定性，還會(huì)威脅人身安全，造成不良的社會(huì)影響[2]。

（2）施工原因

改革開放以來(lái)，尤其是進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于電能的需求越來(lái)越高。為此，國(guó)家對(duì)電力事業(yè)的發(fā)展提供大力的支持，出資興（新）建大量的電力基礎(chǔ)設(shè)施。但在電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中，存在著電纜安裝施工有效性不足的問(wèn)題[3]。具體來(lái)說(shuō)，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：首先，高壓電力電纜的安裝施工對(duì)于環(huán)境和工藝的要求較高，但很多時(shí)候，安裝施工建設(shè)的現(xiàn)場(chǎng)條件比較惡劣，尤其是在野外環(huán)境下，溫濕度條件以及灰塵等因素都會(huì)影響到電纜的安裝施工，導(dǎo)致其存在著質(zhì)量問(wèn)題；其次，部分電纜安裝施工人員專業(yè)能力和素質(zhì)不高，在電纜安裝的過(guò)程中，沒有嚴(yán)格遵循施工的規(guī)范與要求，甚至還會(huì)由于誤操作導(dǎo)致安裝的電纜表面出現(xiàn)破損的現(xiàn)象以及存在著導(dǎo)體接觸不良的情況。這些問(wèn)題的存在，直接影響到了高壓電力電纜后期的運(yùn)行使用，導(dǎo)致其壽命急劇縮短。

（3）運(yùn)行原因

高壓電力電纜在進(jìn)行電力輸送過(guò)程中，一直保持著持續(xù)的工作狀態(tài)，因此長(zhǎng)期負(fù)擔(dān)著較大的電能電量，加之一直暴露在外部環(huán)境中進(jìn)行電力能源的輸送，長(zhǎng)期受到外部環(huán)境的侵蝕，因此導(dǎo)致其在運(yùn)行中出現(xiàn)一定的問(wèn)題。例如，當(dāng)遇到外部環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，高壓電力電纜自身的熱量逐漸升高，這樣就會(huì)對(duì)電力電纜的正常運(yùn)行造成一定的影響，甚至還會(huì)嚴(yán)重?fù)p害高壓電力電纜的使用壽命。此外，嚴(yán)寒、暴雨等極端惡劣天氣也會(huì)對(duì)高壓電力電纜的安全運(yùn)行造成一定影響，加速其外表絕緣層的老化，縮短其使用壽命，并導(dǎo)致電纜運(yùn)行安全隱患的發(fā)生[4]。

3 高壓電力電纜試驗(yàn)方法分析

在高壓電力電纜安裝運(yùn)行之前，電力企業(yè)一般會(huì)先進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，以檢測(cè)其質(zhì)量，確保運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，電力企業(yè)常用的試驗(yàn)方法主要包括如下兩種。

（1）電纜震蕩波試驗(yàn)

電纜震蕩波試驗(yàn)是目前電力電纜檢測(cè)試驗(yàn)常用的方法之一。該技術(shù)基于LCR 阻尼震蕩原理，在具體運(yùn)用中，主要是通過(guò)內(nèi)置的高壓電抗器、高壓實(shí)時(shí)固態(tài)開關(guān)與試品電纜形成阻尼震蕩電壓波，在試品電纜上施加近似工頻的正弦電壓波，激發(fā)出電纜潛在缺陷處的放電信號(hào)[5]。通過(guò)運(yùn)用這種試驗(yàn)方法進(jìn)行電纜測(cè)試，能顯著增強(qiáng)高壓電纜線路的有效性。

（2）諧振交流耐壓試驗(yàn)

諧振交流耐壓試驗(yàn)也被稱為串聯(lián)諧振試驗(yàn)，是高壓電力電纜故障試驗(yàn)檢測(cè)常用的方法之一。在實(shí)際試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，電纜的試驗(yàn)容量與電纜的長(zhǎng)度、電壓等級(jí)、電纜直徑有關(guān)，運(yùn)用傳統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備無(wú)法滿足試驗(yàn)容量的要求，且測(cè)試的電壓較大，而試驗(yàn)設(shè)備并不具備相應(yīng)的容量時(shí)，為了保證測(cè)試品符合相應(yīng)的電壓要求，需要具備更大的容量。因此，需要運(yùn)用諧振耐壓試驗(yàn)在改變?cè)囼?yàn)系統(tǒng)電感量及試驗(yàn)頻率的基礎(chǔ)上，確保回路能始終處于諧振的狀態(tài)[6]。在具體運(yùn)用中，這種試驗(yàn)方法的設(shè)備體積較小、便于攜帶，且性價(jià)比高。但同時(shí)也存在著較為明顯的缺陷，即整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，需要多種不同類型的儀器設(shè)備。

4 高壓電力電纜故障的檢測(cè)技術(shù)分析

在高壓電力電纜故障檢測(cè)中，常用的檢測(cè)技術(shù)主要包括如下幾種：

（1）萬(wàn)用表法

萬(wàn)用表法是當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣的一種檢測(cè)技術(shù)，在諸多故障檢測(cè)中都具有廣泛的應(yīng)用。在對(duì)高壓電力電纜進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，運(yùn)用這種技術(shù)主要是對(duì)高壓電力電纜內(nèi)部的電壓、電流及電阻進(jìn)行綜合測(cè)算，然后將測(cè)量的數(shù)值與正常數(shù)值進(jìn)行比較，就可以準(zhǔn)確判斷出故障問(wèn)題發(fā)生的具體位置及大致原因。

（2）電橋檢測(cè)技術(shù)

電橋檢測(cè)技術(shù)也是對(duì)高壓電力電纜故障問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)的常用技術(shù)之一。在實(shí)際應(yīng)用中，這種檢測(cè)技術(shù)主要是依據(jù)發(fā)生故障問(wèn)題電纜連接方式的不同導(dǎo)致電阻值發(fā)生的變化來(lái)估測(cè)實(shí)際故障點(diǎn)與連接處的距離。相對(duì)而言，這種檢測(cè)技術(shù)原理比較簡(jiǎn)單，操作過(guò)程和計(jì)算過(guò)程也比較簡(jiǎn)便，只要具有一定理論知識(shí)儲(chǔ)備及一定操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工作人員，都可以在正常故障檢測(cè)中進(jìn)行應(yīng)用，且能準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)的位置。

（3）高壓閃絡(luò)法

高壓閃絡(luò)法也是高壓電力電纜故障檢測(cè)常用的技術(shù)之一，能夠有效檢測(cè)出高壓電力電纜是否存在擊穿故障，并且還能根據(jù)檢測(cè)過(guò)程中高壓閃絡(luò)后呈現(xiàn)出來(lái)的電阻大小及電流脈沖波來(lái)準(zhǔn)確判斷導(dǎo)致高壓電力電纜出現(xiàn)擊穿故障的具體位置及原因。這樣工作人員就可以針對(duì)性更換高壓電力電纜的組件，或是及時(shí)處理電纜安裝過(guò)程中出現(xiàn)的失誤。

（4）脈沖檢測(cè)法

脈沖檢測(cè)法也是高壓電力電纜故障檢測(cè)常用的技術(shù)之一，在具體運(yùn)用中，主要分為兩種，分別是低壓脈沖檢測(cè)法和二次脈沖檢測(cè)法。其中低壓脈沖檢測(cè)法主要適用于開路故障以及低阻故障的檢測(cè)。在具體運(yùn)用中，檢測(cè)人員可以針對(duì)存在故障問(wèn)題的高壓電力電纜，在其本身增設(shè)一個(gè)低壓脈沖信號(hào)，然后移動(dòng)該信號(hào)。如果在移動(dòng)的過(guò)程中信號(hào)遇到高壓電力電纜實(shí)際的故障點(diǎn)，電氣參數(shù)會(huì)出現(xiàn)較大的變化，從而導(dǎo)致脈沖信號(hào)出現(xiàn)反射或折射的現(xiàn)象。而檢修人員根據(jù)專業(yè)儀器記錄的脈沖發(fā)射與接收之間的時(shí)間差，同時(shí)結(jié)合檢測(cè)的參數(shù)，就可以準(zhǔn)確計(jì)算出故障發(fā)生具體位置。而二次脈沖檢測(cè)法則適用于高壓電力電纜的閃絡(luò)性故障以及部分高阻故障檢測(cè)。該檢測(cè)技術(shù)的核心是高壓發(fā)生器沖擊閃絡(luò)技術(shù)，能夠在故障點(diǎn)起弧及滅弧的一瞬間觸發(fā)原有的低壓脈沖，從而幫助檢測(cè)人員進(jìn)行故障位置的準(zhǔn)確判斷。

5 高壓電力電纜故障防范措施

（1）嚴(yán)格交接班管理

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，高壓電力電纜故障問(wèn)題一般多發(fā)于值班人員交接班的期間。因此，為了有效防范故障問(wèn)題的發(fā)生，首先必須嚴(yán)格開展交接班管理制度。在具體操作中，上一班的負(fù)責(zé)人員在下班之前，必須與下一班的負(fù)責(zé)人員進(jìn)行詳細(xì)的工作交接。如設(shè)備的檢查、設(shè)備的運(yùn)行記錄以及相關(guān)資料的整理等，同時(shí)還要做好相應(yīng)的衛(wèi)生清潔工作，務(wù)必做到交接班的細(xì)致化，從而促使管理工作能夠更加順利。而作為接班負(fù)責(zé)人員，在交接班過(guò)程中，應(yīng)細(xì)致接受各項(xiàng)工作，尤其是針對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀況，必須做到完全了解，并細(xì)致檢查重要設(shè)備及特殊設(shè)備，從而避免故障問(wèn)題的發(fā)生[7]。

（2）完善電纜狀態(tài)檢修管理

在電力企業(yè)中，完善電纜狀態(tài)檢修管理工作也可以有效避免故障問(wèn)題的發(fā)生。在實(shí)際操作中，負(fù)責(zé)人員在對(duì)高壓電力電纜進(jìn)行相應(yīng)操作時(shí)，必須嚴(yán)格按照電力電纜檢修制度及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不能隨意操作，尤其是在進(jìn)行電纜狀態(tài)檢修的直流回路操作時(shí)，必須嚴(yán)格按照既定的標(biāo)準(zhǔn)流程來(lái)進(jìn)行，以有效避免安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。同時(shí)，操作人員還應(yīng)該重視電纜的空載運(yùn)行，從而確保高壓電力電纜在空載時(shí)能保持平穩(wěn)的電壓輸出狀態(tài)，而不會(huì)出現(xiàn)較大的電壓偏差。而在進(jìn)行電纜日常狀態(tài)檢修工作時(shí)，針對(duì)倒閘檢修環(huán)節(jié)，必須細(xì)致填寫倒閘操作票，并細(xì)致檢查高壓電力電纜的狀態(tài)，同時(shí)嚴(yán)格做好高壓電力電纜的保養(yǎng)和維護(hù)工作，從而確保電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[8]。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高壓電力電纜在電力能源輸送工作中具有極大的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)的主要方向。但在應(yīng)用過(guò)程中，必須避免電纜故障問(wèn)題的發(fā)生。本文針對(duì)分析高壓電力電纜故障問(wèn)題發(fā)生的原因，并詳細(xì)探討試驗(yàn)的方法和檢測(cè)的技術(shù)以及預(yù)防的措施，這僅是作者的一點(diǎn)個(gè)人淺見，希望能對(duì)我國(guó)相關(guān)電力企業(yè)的工作提供參考和借鑒，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的健康發(fā)展。